SpringCloud之认识微服务

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提示：以下是本篇文章正文内容，SpringCloud系列学习将会持续更新

注意： 此阶段学习推荐的电脑配置，至少配备4核心CPU（主频3.0Ghz以上）+16GB内存，否则卡到你怀疑人生。

前面我们讲解了 SpringBoot 框架，通过使用 SpringBoot 框架，我们的项目开发速度可以说是得到了质的提升。同时，我们对于项目的维护和理解，也会更加的轻松。可见，SpringBoot 为我们的开发带来了巨大便捷。而这一部分，我们将基于 SpringBoot，继续深入到企业实际场景，探讨微服务架构下的 SpringCloud。这个部分我们会更加注重于架构设计上的讲解，弱化实现原理方面的研究。

一、传统项目转型

要说近几年最火热的话题，那还得是微服务，那么 什么是微服务 呢？

我们可以先从技术的演变开始看起： 在我们学习 JavaWeb 之后，一般的网站开发模式为 Servlet + JSP。后来我们在学习了 SSM 之后，进行了前后端分离。通过使用 SpringBoot，我们几乎可以很快速地开发一个高性能的单体应用，只需要启动一个服务端，我们整个项目就开始运行了，各项功能融于一体，开发起来也更加轻松。

但是随着我们项目的不断扩大，单体应用似乎显得有点乏力了。

随着越来越多的功能不断地加入到一个 SpringBoot 项目中，随着接口不断增加，整个系统就要在同一时间内响应更多类型的请求，显然，这种扩展方式是不可能无限使用下去的，总有一天，这个 SpringBoot 项目会庞大到运行缓慢。并且所有的功能如果都集成在单端上，那么所有的请求都会全部汇集到一台服务器上，对此服务器造成巨大压力。

传统单体架构应用随着项目规模的扩大，实际上会暴露越来越多的问题，尤其是一台服务器无法承受庞大的单体应用部署，并且单体应用的维护也会越来越困难，我们得寻找一种新的开发架构来解决这些问题了。

Martin Fowler 在2014年提出了“微服务”架构，它是一种全新的架构风格。

• 微服务把一个庞大的单体应用拆分为一个个的小型服务。比如我们原来的图书管理项目中，有登录、注册、添加、删除、搜索等功能，那么我们可以将这些功能单独做成一个个小型的 SpringBoot 项目，独立运行。
• 每个小型的微服务都可以独立部署和升级。这样就算整个系统崩溃，那么也只会影响一个服务的运行。
• 微服务之间使用 HTTP 进行数据交互，不再是单体应用内部交互了。虽然这样会显得更麻烦，但是带来的好处也是很直接的，甚至能突破语言限制，使用不同的编程语言进行微服务开发，只需要使用 HTTP 进行数据交互即可。
• 我们可以同时购买多台主机来分别部署这些微服务。这样单机的压力就被分散到多台机器，并且每台机器的配置不一定需要太高，这样就能节省大量的成本，同时安全性也得到很大的保证。
  甚至同一个微服务可以同时存在多个，这样当其中一个服务器出现问题时，其他服务器也在运行同样的微服务，这样就可以保证一个微服务的 高可用。

可见，采用微服务架构，更加能够应对当今时代下的种种考验，传统项目的开发模式，需要进行架构上的升级。

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二、走进 SpringCloud

前面我们介绍了微服务架构的优点，那么同样也存在着诸多的问题：

• 要实现微服务并不是说只需要简单地将项目进行拆分，我们还需要考虑对各个微服务进行管理、监控等，这样我们才能够及时地寻找和排查问题。因此微服务往往需要的是一整套解决方案，包括服务注册和发现、容灾处理、负载均衡、配置管理等。
• 它不像单体架构那种方便维护，由于部署在多个服务器，我们不得不去保证各个微服务能够稳定运行，在管理难度上肯定是高于传统单体应用的。
• 在分布式的环境下，单体应用的某些功能可能会变得比较麻烦，比如 分布式事务。

所以，为了更好地解决这些问题，SpringCloud 正式登场。

SpringCloud 是 Spring 提供的一套分布式解决方案，集合了一些大型互联网公司的开源产品，包括诸多组件，共同组成 SpringCloud 框架。并且，它利用 Spring Boot 的开发便利性巧妙地简化了分布式系统基础设施的开发，如服务发现注册、配置中心、消息总线、负载均衡、熔断机制、数据监控等，都可以用 Spring Boot 的开发风格做到一键启动和部署。

由于中小型公司没有独立开发自己的分布式基础设施的能力，使用 SpringCloud 解决方案能够以最低的成本应对当前时代的业务发展。

可以看到，SpringCloud 整体架构的亮点是非常明显的，分布式架构下的各个场景，都有对应的组件来处理，比如基于 Netflix（奈飞）的开源分布式解决方案提供的组件：

• Eureka - 实现服务治理（服务注册与发现），我们可以对所有的微服务进行集中管理，包括他们的运行状态、信息等。
• Ribbon - 提供客户端的软件负载均衡算法（现在被SpringCloudLoadBalancer取代）。
• Hystrix - 断路器，保护系统，控制故障范围。暂时可以跟家里电闸的保险丝类比，当触电危险发生时能够防止进一步的发展。
• Zuul - 具有api网关，路由，负载均衡等多种作用。就像我们的路由器，可能有很多个设备都连接了路由器，但是数据包要转发给谁则是由路由器在进行（已经被SpringCloudGateway取代）。
• Config - 配置管理，可以实现配置文件集中管理。

当然，这里只是进行简单的了解即可，实际上微服务的玩法非常多，我们后面的学习中将会逐步进行探索。

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三、微服务项目搭建

现在我们重新设计一下图书管理系统项目，将原有的大型进行拆分 。一定要尽可能保证单一职责，相同的业务不要在多个微服务中重复出现。如果出现需要借助其他业务完成的服务，那么可以使用服务之间相互调用的形式来实现：

• 验证服务：用于处理用户注册、登录、密码重置等，反正就是一切与账户相关的内容，包括用户信息获取等。
• 图书管理服务：用于进行图书添加、删除、更新等操作，图书管理相关的服务，包括图书的存储等和信息获取。
• 图书借阅服务：交互性比较强的服务，需要和登陆验证服务和图书管理服务进行交互。

3.1 创建一个 SpringBoot 项目

①我们首先创建一个普通的SpringBoot项目：

②然后不需要勾选任何依赖，直接创建即可，项目创建完成并初始化后，我们删除父工程的无用文件，只保留必要文件，像下面这样：

3.2 创建三个 Maven 子工程

①接着我们就可以按照我们划分的服务，创建子工程了，创建一个新的 Maven 项目，注意父项目要指定为我们一开始创建的项目，子项目命名随意：

②子项目创建好之后，接着我们在子项目中创建 SpringBoot 的启动主类：

③接着我们点击运行，即可启动子项目了，实际上这个子项目就一个最简单的 SpringBoot web 项目，注意启动之后最下方有弹窗，我们点击 “Use service”，这样我们就可以在控制台的services项实时查看大项目中的微服务了：

3.3 为子工程创建 application.yml

①接着我们以同样的方法，创建其他的子项目，注意我们最好将其他子项目的端口设置的不一样，不然会导致端口占用，我们分别为它们创建application.yml文件：

②接着我们来尝试启动一下这三个服务，正常情况下都是可以直接启动的：

可以看到它们分别运行在不同的端口上，这样，就方便不同的程序员编写不同的服务了，提交当前项目代码时的冲突率也会降低。

③后续用需要连接数据库，添加数据源信息：

spring:
  datasource:
    driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
    url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/library?characterEncoding=utf8&useSSL=false&serverTimezone=Asia/Shanghai
    username: root
    password: 123456

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3.4 引入依赖

父项目 pom.xml：

首先在父项目中添加 MySQL 驱动和 Lombok 依赖，因为这两个几乎所有项目都会用到。

<dependency>
	<groupId>org.projectlombokgroupId>
	<artifactId>lombokartifactId>
	<version>1.18.24version>
dependency>
<dependency>
	<groupId>mysqlgroupId>
	<artifactId>mysql-connector-javaartifactId>
	<version>5.1.47version>
dependency>

由于不是所有的子项目都需要用到 Mybatis 和 SpringCloud 组件，我们在父项目中只进行版本管理即可：

<dependencyManagement>
    <dependencies>
    	<dependency>
			<groupId>org.springframework.cloudgroupId>
			<artifactId>spring-cloud-dependenciesartifactId>
			<version>2021.0.1version>
			<type>pomtype>
			<scope>importscope>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.mybatis.spring.bootgroupId>
            <artifactId>mybatis-spring-boot-starterartifactId>
            <version>2.2.2version>
        dependency>
    dependencies>
dependencyManagement>

子项目 pom.xml：
我们在子项目中添加 web 和 mybatis 的依赖：(每个子项目各自添加自己需要的依赖)

<dependency>
	<groupId>org.springframework.bootgroupId>
	<artifactId>spring-boot-starter-webartifactId>
dependency>
<dependency>
    <groupId>org.mybatis.spring.bootgroupId>
    <artifactId>mybatis-spring-boot-starterartifactId>
dependency>

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3.5 数据库 建库建表

分布式系统要符合单一职责，每个子模块只实现自己的业务功能，只能访问自己的数据库和库表，所以我们可以分成多个库。我这里为了方便就只建了一个库。

①user 表：

②book 表：

③borrow 表：

添加外键：

添加唯一索引：

可以直接执行 sql 语句:

CREATE SCHEMA `library` DEFAULT CHARACTER SET utf8mb4 ;

CREATE TABLE `library`.`user` (
	`uid` INT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
	`name` VARCHAR(45) NOT NULL,
    `age` INT NOT NULL,
    `sex` ENUM('男', '女') NOT NULL,
    PRIMARY KEY (`uid`));

CREATE TABLE `library`.`book` (
	`bid` INT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
	`title` VARCHAR(45) NOT NULL,
	`desc` VARCHAR(45) NOT NULL,
	PRIMARY KEY (`bid`));

CREATE TABLE `library`.`borrow` (
	`id` INT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
	`uid` INT NOT NULL,
	`bid` INT NOT NULL,
	PRIMARY KEY (`id`),
	INDEX `f_uid_idx` (`uid` ASC) COMMENT '外键连接user表中的uid',
	INDEX `f_bid_idx` (`bid` ASC) COMMENT '外键连接book表中的bid',
	UNIQUE INDEX `unique_bid_uid` (`uid` ASC, `bid` ASC) COMMENT '唯一索引：uid和bid的组合不重复',
	CONSTRAINT `f_uid`
		FOREIGN KEY (`uid`)
			REFERENCES `library`.`user` (`uid`)
			ON DELETE NO ACTION
			ON UPDATE NO ACTION,
	CONSTRAINT `f_bid`
        FOREIGN KEY (`bid`)
            REFERENCES `library`.`book` (`bid`)
            ON DELETE NO ACTION
            ON UPDATE NO ACTION);

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3.6 编写业务

commons 模块：公共实体类

这是我们新建的模块，用于存放所有业务模块中需要用到的公共实体类(对应数据库)。

user-service 模块：用户信息

我们来写用户查询相关的业务：

● 持久层： mapper 接口

@Repository
@Mapper
public interface UserMapper {
    @Select("select * from user where uid = #{uid}")
    User getUserById(int uid);
}

● service 业务层： 具体业务逻辑

public interface UserService {
    User getUserById(int uid);
}

@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {
    @Resource
    private UserMapper userMapper;
    @Override
    public User getUserById(int uid) {
        return userMapper.getUserById(uid);
    }
}

● Controller 控制层： 请求和响应

@RestController
public class UserController {
    @Resource
    private UserService userService;
    @GetMapping("/user/{uid}")
    public User findUserById(@PathVariable("uid") int uid) {
        return userService.getUserById(uid);
    }
}

现在我们访问即可拿到数据：

其它子工程也是同样的逻辑编写业务。这样，我们一个完整项目的就拆分成了多个微服务，不同微服务之间是独立进行开发和部署的。

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book-service 模块：书籍信息

我们来写书籍查询相关的业务：

● 持久层： mapper 接口

@Mapper
@Repository
public interface BookMapper {
    @Select("select * from book where bid = #{bid}")
    Book getBookById(int bid);
}

● service 业务层： 具体业务逻辑

public interface BookService {
    Book getBookById(int bid);
}

@Service
public class BookServiceImpl implements BookService {
    @Resource
    private BookMapper bookMapper;
    @Override
    public Book getBookById(int bid) {
        return bookMapper.getBookById(bid);
    }
}

● Controller 控制层： 请求和响应

@RestController
public class BookController {
    @Resource
    private BookService bookService;
    @GetMapping("/book/{bid}")
    public Book findBookById(@PathVariable("bid") int bid) {
        return bookService.getBookById(bid);
    }
}

现在我们访问即可拿到数据：

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borrow-service 模块：RestTemplate服务远程调用

前面我们完成了用户信息查询 和 图书信息查询，现在我们来接着完成借阅服务 (此服务中需要用户信息和图书信息)。为了不违反单一职责原则，我们可以让一个服务去调用另一个服务来获取信息。

这样，图书管理微服务和用户管理微服务相对于借阅记录，就形成了一个生产者和消费者的关系，前者是生产者，后者便是消费者。

现在我们先将借阅关联信息查询完善了：

● 视图实体类： 返回给客户端看的实体类 (用户的借阅详细信息，而不仅仅是id关系)

@Data
@AllArgsConstructor // 生成全参数构造方法
public class UserBorrowView {
    private User user;
    private List<Book> bookList; 
}

● 持久层： mapper 接口

@Mapper
@Repository
public interface BorrowMapper {
    @Select("select * from borrow where uid = #{uid}")
    List<Borrow> getBorrowsByUid(int uid);
    @Select("select * from borrow where bid = #{bid}")
    List<Borrow> getBorrowsByBid(int bid);
    @Select("select * from borrow where uid = #{uid} and bid = #{bid}")
    Borrow getBorrow(int uid, int bid);
}

● service 业务层： 具体业务逻辑

public interface BorrowService {
    UserBorrowView getBorrowViewByUid(int uid);
}

@Service
public class BorrowServiceImpl implements BorrowService {
    @Resource
    private BorrowMapper borrowMapper;
    @Override
    public UserBorrowView getBorrowViewByUid(int uid) {
        // 现在拿到借阅关联信息了，怎么调用其他服务获取信息呢？
        List<Borrow> borrowList = borrowMapper.getBorrowsByUid(uid);
        // RestTemplate 支持多种方式的远程调用
        RestTemplate template = new RestTemplate();
        // 这里通过调用 getForObject 来请求其他服务，并将结果自动进行封装
        // 获取 User 信息
        User user = template.getForObject("http://127.0.0.1:8083/user/"+uid, User.class);
        List<Book> bookList = new ArrayList<>();
        for(Borrow borrow: borrowList) {
            // 获取每一本 Book 信息
            Book book = template.getForObject("http://127.0.0.1:8081/book/"+borrow.getBid(), Book.class);
            bookList.add(book);
        }
        return new UserBorrowView(user, bookList);
    }
}

● Controller 控制层： 请求和响应

@RestController
public class BorrowController {
    @Resource
    private BorrowService borrowService;
    @GetMapping("/borrow/{uid}")
    public UserBorrowView findUserBorrows(@PathVariable("uid") int uid) {
        return borrowService.getBorrowViewByUid(uid);
    }
}

现在我们访问即可拿到数据：

可以看到结果正常，没有问题，远程调用成功。

这样，一个简易的图书管理系统的分布式项目就搭建完成了，这里记得把整个项目压缩打包备份一下，之后我们学习 SpringCloud Alibaba 也需要进行配置。

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总结:
提示：这里对文章进行总结：
本文是对SpringCloud的学习，认识什么是微服务、它的优缺点，并且认识了微服务架构SpringCloud，介绍了它的五大组件，还有微服务项目搭建的过程。之后的学习内容将持续更新！！！